JP2008094145A - Vehicle sub-frame structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、燃料電池などの車両において、車体フレームとは別に該車体フレームに取り付けられる車両用サブフレーム構造に関するものである。 The present invention relates to a vehicle subframe structure that is attached to a vehicle body frame separately from the vehicle body frame, for example, in a vehicle such as a fuel cell.
従来から、エンジンを車体フロア下方に搭載する車体構造において、エンジンを冷却するために車両前部からエンジンの前部に亘り、走行風を取り込むことが可能な中空形状で左右一対のサスペンションフレームを配設したものがある。この構造では、サスペンションフレームの剛性を確保するために左右のサスペンションフレームを連結する強度部材が設けられている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、上述の強度部材は、車体構造の強度・剛性を保つために、左右一対のサスペンションフレームを連結する直線形状のものが望ましい。しかしながら、このように構成すると、車体フロア下方で、車体前後に延設するように配置される排気管と強度部材とが干渉してしまうという問題がある。一方、この排気管を強度部材と干渉しないように強度部材の下方に位置させると地上高が高くなるという問題がある。 By the way, the above-mentioned strength member is preferably a linear member that connects a pair of left and right suspension frames in order to maintain the strength and rigidity of the vehicle body structure. However, with such a configuration, there is a problem in that the exhaust pipe and the strength member arranged to extend in the front-rear direction of the vehicle body interfere below the vehicle body floor. On the other hand, if the exhaust pipe is positioned below the strength member so as not to interfere with the strength member, there is a problem that the ground height increases.
そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、例えば蓄電装置を車体フロア下方に搭載する車両において、排気管の配置の邪魔にならず、地上高も低く抑えつつ、強度・剛性が確保でき、さらに蓄電装置を効率的に冷却することができる車両用サブフレーム構造を提供するものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances. For example, in a vehicle in which a power storage device is mounted below the vehicle body floor, the arrangement of the exhaust pipe is not obstructed and the ground height is kept low, while the strength and rigidity are reduced. It is possible to provide a vehicle subframe structure that can secure the power storage and can efficiently cool the power storage device.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、左右一対の縦フレーム(例えば、実施形態における縦フレーム35)が車体前後方向に延設され、前記縦フレームを互いに連結する横フレーム(例えば、実施形態における横フレーム37)が形成された車両用サブフレーム(例えば、実施形態における第一リヤサブフレーム16)構造において、前記縦フレームと前記横フレームとが炭素繊維強化樹脂により成形され、前記横フレーム下面に凹部(例えば、実施形態における凹部43)を形成し、該凹部内を排気管の挿通空間(例えば、実施形態における挿通空間E)としたことを特徴とする。
このように構成することで、排気管を凹部内に配置することが可能となる。また、炭素繊維強化樹脂の繊維方向を調整して凹部の強度・剛性を向上することができる。
In order to solve the above-described problem, the invention described in claim 1 is a lateral view in which a pair of left and right vertical frames (for example, the
By comprising in this way, it becomes possible to arrange | position an exhaust pipe in a recessed part. In addition, the strength and rigidity of the recess can be improved by adjusting the fiber direction of the carbon fiber reinforced resin.
請求項2に記載した発明は、前記横フレームの上面に蓄電装置(例えば、実施形態におけるバッテリ18)が載置され、前記横フレームの上面であって、前記蓄電装置が搭載される領域に対応した位置に吸入口(例えば、実施形態における吸入口39)が形成され、前記横フレームの表面に、前記蓄電装置の高温雰囲気を外部に排出する排出口(例えば、実施形態における排出口41)が形成され、前記吸入口と前記排出口とが、前記横フレームの内部に形成された排気通路(例えば、実施形態における排気通路45)を介して連通されていることを特徴とする。
このように構成することで、吸入口、排出口および排気通路を大きく形成することができる。また、排気通路を炭素繊維強化樹脂からなる横フレーム製造時に、同時に形成することができる。
According to a second aspect of the invention, a power storage device (for example, the
By comprising in this way, an inlet, an outlet, and an exhaust passage can be formed large. Further, the exhaust passage can be formed simultaneously with the production of the horizontal frame made of carbon fiber reinforced resin.
請求項1に記載した発明によれば、排気管を凹部内に配置することが可能となるため、地上高を低く抑えることができる。また、炭素繊維強化樹脂の繊維方向を調整して凹部の強度・剛性を向上することができるため、凹部の折曲部の角度を小さく設定し、凹部面積を大きくしても強度・剛性を維持することができ、かつ軽金属よりも軽量化することができる効果がある。 According to the first aspect of the present invention, since the exhaust pipe can be disposed in the recess, the ground clearance can be kept low. In addition, the strength and rigidity of the recess can be improved by adjusting the fiber direction of the carbon fiber reinforced resin, so the strength and rigidity can be maintained even if the angle of the recess is set small and the recess area is increased. It is possible to reduce the weight as compared with the light metal.
請求項2に記載した発明によれば、上記効果に加えて、吸入口、排出口および排気通路を大きく形成することができるため、蓄電装置の冷却効率を向上することができる。また、排気通路を炭素繊維強化樹脂からなる横フレーム製造時に、同時に形成することができるため、生産効率を向上することができる効果がある。 According to the second aspect of the present invention, in addition to the above effects, the suction port, the discharge port, and the exhaust passage can be formed large, so that the cooling efficiency of the power storage device can be improved. Further, since the exhaust passage can be formed simultaneously with the production of the horizontal frame made of carbon fiber reinforced resin, there is an effect that the production efficiency can be improved.
次に、本発明の実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る車両用サブフレーム構造を燃料電池自動車に採用した場合の説明を行う。
なお、本実施形態における各装置の取付方向や位置を示す定義は、車両進行方向を前方とし、車両進行方向に向かって右方向及び左方向を定義するものとする。
燃料電池自動車は、水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタックを車体のフロア下に搭載するもので、燃料電池により生じた電力で駆動モータを駆動して走行する。燃料電池は、単位電池(単位燃料電池)を多数積層してなる周知の固体高分子膜型燃料電池(PEMFC)であり、そのアノード側に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード側に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給することで、電気化学反応により電力を生成すると共に水を生成する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a case where the vehicle subframe structure according to the present invention is employed in a fuel cell vehicle will be described.
In addition, the definition which shows the attachment direction and position of each apparatus in this embodiment shall define a right direction and a left direction toward a vehicle advancing direction by making a vehicle advancing direction ahead.
A fuel cell vehicle is a vehicle in which a fuel cell stack that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen is mounted under the floor of a vehicle body, and travels by driving a drive motor with electric power generated by the fuel cell. The fuel cell is a well-known solid polymer membrane fuel cell (PEMFC) in which a large number of unit cells (unit fuel cells) are stacked. Hydrogen gas is supplied as a fuel gas to the anode side and an oxidant is applied to the cathode side. By supplying air containing oxygen as a gas, electric power is generated by an electrochemical reaction and water is generated.
図1、図2に示すように、燃料電池自動車には車体前部から車体後部に亘りフロアパネル1の下方に車体骨格部材を形成する左右一対のサイドフレーム2が設けられている。左右のサイドフレーム2の外側壁3にはアウトリガー4を介してサイドシル5が接合されている。サイドシル5の後端部はイクステンション6を介してサイドフレーム2の後部に合流するように接続されている。
また、サイドフレーム2には車幅方向に車体骨格部材であるクロスメンバ7,8,9が接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell vehicle is provided with a pair of left and
Further,
車体前部のモータルーム10にはフロントサブフレーム11が設けられ、ここに燃料電池スタック12に空気を供給するコンプレッサ13と、走行用の駆動モータ14とからなるポンプモータユニット15が配置されている。
車体後部には前側の第一リヤサブフレーム16と後側の第二リヤサブフレーム17とが設けられている。第一リヤサブフレーム16にはバッテリ18が配置されており、第二リヤサブフレーム17には燃料電池スタック12の燃料である水素を貯留する水素タンク19が配置されている。本実施形態において、第一リヤサブフレーム16は炭素繊維強化樹脂(Carbon Fiber Reinforced Plastics、以下CFRPと呼ぶ。)で構成されている。
A
A front first
このように構成されたサイドフレーム2上であって、サイドシル5,5間に亘る部位にフロアパネル1が接合されている。フロアパネル1の前端部は前側に立ち上がりダッシュロア1aへと連なり、フロアパネル1の後端部は第二リヤサブフレーム17の水素タンク19上部を覆う位置まで延出している。
On the
フロアパネル1にはダッシュロア1aの下端部から車体後部に向かう左右のフロントシート20、リヤシート21間に、上方に膨出するフロアトンネル22が形成されている。このフロアトンネル22には左右のフロントシート20,20間に車体前後方向に延出し更に上方に膨出するセンターコンソール23が形成されている。そして、フロアトンネル22の下方にはサブフレーム40が取り付けられ、燃料電池スタック12、補機類25およびコンタクタボックス26などがサブフレーム40上で、センターコンソール23内、つまり車室外側であるフロアパネル1下に配置されている。このように構成することによって、燃料電池を乗員の居住空間とフロアパネル1(センターコンソール23)によって隔絶することができる。
A
図3に示すように、第一リヤサブフレーム16上にバッテリ18が配置されている。第一リヤサブフレーム16の左右の縦フレーム35の前端部は、左右のサイドフレーム2,2間に設けられた前リヤサブクロスフレーム31にボルト36aなどにより接合され、第一リヤサブフレーム16の左右の縦フレーム35の後端部は、同じく左右のサイドフレーム2,2間に設けられた後リヤサブクロスフレーム32にボルト36aなどにより接合されている。図3では、図示の関係上、前リヤサブクロスフレーム31および後リヤサブクロスフレーム32の左右両端部のみ図示し、その途中を省略している。また、サイドフレーム2、前リヤサブクロスフレーム31および後リヤサブクロスフレーム32の上面には、図示しないリヤフロアが配置される。
As shown in FIG. 3, a
図4に示すように、第一リヤサブフレーム16は、車体の前後方向に左右の縦フレーム35が延設されており、縦フレーム35の前後方向略中間部に、左右の縦フレーム35,35を連接する横フレーム37が設けられている。縦フレーム35の四隅には、前リヤサブクロスフレーム31および後リヤサブクロスフレーム32への車体取付孔36が形成されている。また、横フレーム37の上面略中央部には、吸入口39が略矩形状に形成されており、上面略右端部には、排出口41が略矩形状に形成されている。ここで縦フレーム35と横フレーム37とはそれぞれの部品を接着により接合してもよいし、一体成形してもよい。
As shown in FIG. 4, the first
図5に示すように、横フレーム37の下面略左端部には、凹部43が形成されている。凹部43内は、排気管の挿入空間Eとして形成され、この凹部43内に排気管などが車体の前後方向に延設される。このとき、排気管などの下面と地上面との間には地上高Hが確保されている。
図6に示すように、横フレーム37の内部には、吸入口39と排出口41とを連通するように排気通路45が形成されている。吸入口39の直上に設置されるバッテリ18の熱を吸入口39から取り込み、排気通路45を経て排出口41から排出できるように構成されている。
As shown in FIG. 5, a
As shown in FIG. 6, an
図7に示すように、バッテリ18の上部にはカバー47が取り付けられる。カバー47には、前方からの走行風をバッテリ18内へ取り込みやすくするための、風取込口49が形成されている。風取込口49は、カバー47の前縁であって、バッテリ18の左右方向の略全幅に渡って形成されており、カバー47の上面に対して30〜60°程度の角度で立ち上がった形状で構成されている。風取込口49より取り込まれた走行風は、バッテリ18の内部および周縁部に取り込まれ、バッテリ18を冷却した後に、バッテリ18の下部で横フレーム37上面に形成された吸入口39へと導かれる。
As shown in FIG. 7, a
本実施形態において、第一リヤサブフレーム16はCFRPで形成されている。CFRPは繊維方向を調整することで強度・剛性を向上することができるため、凹部43を形成することで低下した強度・剛性を確保して、全体としての強度・剛性を向上させている。つまり、凹部43の隅部の角度Rを小さくし(図5参照)、凹部43の面積を大きくしても強度・剛性を維持できるようにした。このように構成することで、凹部43において図示しない排気管を拡径することや、凹部43にその他の配管を通すことができるため、車高を低く抑えることができる。また、CFRPは軽金属よりも軽量であるため、車体の軽量化を図ることができ、燃費を向上することができる。
In the present embodiment, the first
また、バッテリ18は使用時に高熱になるため、熱を放出する必要があるが、本実施形態において、バッテリ18の熱を外部に排気する排気通路45を第一リヤサブフレーム16の横フレーム37に形成した。また、第一リヤサブフレーム16はCFRPで構成されているため、繊維方向を調整し、強度・剛性を確保しつつ吸入口39、排出口41および排気通路45を大きく形成した。このように構成することで、冷却効率を向上することができる。また、排気通路45は、横フレーム37内に形成されるが、CFRPで構成されているため、押出成形時に排気通路45を確保しておけば容易に形成することができる。つまり、排気ダクトを別途製作して設置する必要がなく、生産効率が向上するとともに、省スペース化を図ることができる。
Further, since the
尚、この発明は上述した実施形態に限られるものではなく、以下の態様を採用してもよい。
上記実施形態では、第一リヤサブフレームと第二リヤサブフレームとを分割して設置したが、第一リヤサブフレームと第二リヤサブフレームとを一体化してもよい。
上記実施形態では、第一リヤサブフレームにバッテリを設置した場合の説明をしたが、バッテリに限らず、冷却を必要とする動力エネルギー源を設置してもよい。
In addition, this invention is not restricted to embodiment mentioned above, You may employ | adopt the following aspects.
In the above embodiment, the first rear subframe and the second rear subframe are divided and installed, but the first rear subframe and the second rear subframe may be integrated.
In the above embodiment, the case where a battery is installed in the first rear subframe has been described. However, the present invention is not limited to the battery, and a motive energy source that requires cooling may be installed.
16…第一リヤサブフレーム(サブフレーム) 18…バッテリ(蓄電装置) 35…縦フレーム 37…横フレーム 39…吸入口 41…排出口 43…凹部 45…排気通路 E…挿通空間
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記縦フレームを互いに連結する横フレームが形成された車両用サブフレーム構造において、
前記縦フレームと前記横フレームとが炭素繊維強化樹脂により成形され、
前記横フレーム下面に凹部を形成し、該凹部内を排気管の挿通空間としたことを特徴とする車両用サブフレーム構造。 A pair of left and right vertical frames extend in the longitudinal direction of the vehicle body,
In the vehicle sub-frame structure in which a horizontal frame connecting the vertical frames to each other is formed,
The vertical frame and the horizontal frame are formed of carbon fiber reinforced resin,
A vehicular subframe structure characterized in that a recess is formed on the lower surface of the horizontal frame, and the inside of the recess is used as an insertion space for an exhaust pipe.
前記横フレームの上面であって、前記蓄電装置が搭載される領域に対応した位置に吸入口が形成され、
前記横フレームの表面に、前記蓄電装置の高温雰囲気を外部に排出する排出口が形成され、
前記吸入口と前記排出口とが、前記横フレームの内部に形成された排気通路を介して連通されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用サブフレーム構造。 A power storage device is placed on the upper surface of the horizontal frame,
A suction port is formed on the upper surface of the horizontal frame at a position corresponding to a region where the power storage device is mounted,
A discharge port for discharging the high temperature atmosphere of the power storage device to the outside is formed on the surface of the horizontal frame,
The vehicular subframe structure according to claim 1, wherein the suction port and the discharge port are communicated with each other through an exhaust passage formed in the horizontal frame.
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JP2011152841A (en) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Mazda Motor Corp | Front vehicle body structure of vehicle |
JP2013086582A (en) * | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Toyota Motor Corp | Vehicle |
CN109318992A (en) * | 2018-11-20 | 2019-02-12 | 智车优行科技(上海)有限公司 | Automobile accessory frame |
US10654227B2 (en) | 2015-03-19 | 2020-05-19 | Sumitomo Riko Company Limited | Method of manufacturing resin molded article and resin molded article |
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